东南大学《土力学》1 绪论-2课时.ppt
合集下载
相关主题
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
什么是土？ ✓ 土及土力学有哪些特点？ 为什么要学习土力学？ 土力学包括哪些内容？ 如何学好土力学？
wk.baidu.com
岩石风化 的产物 碎散性
非连续介质
颗粒堆积物
地球
受力以后易变形 体积变化主要是孔隙变化 剪切变形主要由颗粒
相对位移引起 强度低
土体的特点
•固相—土骨架 •液相—水 •气相—空气
三相性 （三相体系）
多相介质
• 受力后由土骨架、孔隙介 质共同承担
• 存在复杂的相互作用 • 孔隙流体流动
土体
固相 + 液相 + 气相
构成土骨架，起决定作用
重要影响
次要作用
自然界的产物
天然性 （自然变异性）
•非均匀性 •各向异性 •结构性 •时空变异性
• 碎散性 • 三相性 • 天然性
物理力学 特性复杂
• 渗透特性 • 变形特性 • 强度特性
1173年：动工
比萨斜塔
1590年: 伽利略在此塔做 自由落体实验
目前：塔向南倾斜，南北两端沉 降差1.80m，塔顶离中心线已达 5.27m，倾斜5.5°
原因： 地基持力层为粉砂，下面为粉土 和粘土层，强度低，变形大。
比萨斜塔
处理措施
1838-1839：挖环形基坑卸载 1933-1935：基坑防水处理
1972年7月某日清晨，香港宝城路附近，两万立方米 残积土从山坡上下滑，巨大滑动体正好冲过一幢高 层住宅--宝城大厦，顷刻间宝城大厦被冲毁倒塌并 砸毁相邻一幢大楼一角约五层住宅。死亡６7人。
香港宝城滑坡
1972年7月某日清晨，香港宝城路附近，两万立方米 残积土从山坡上下滑，巨大滑动体正好冲过一幢高 层住宅--宝城大厦，顷刻间宝城大厦被冲毁倒塌并 砸毁相邻一幢大楼一角约五层住宅。死亡６7人。
事故： 1913年9月装谷物，10月17 日装了31822Ｔ谷物时， •1小时竖向沉降达30.5cm •24小时倾斜26°53ˊ •西端下沉7.32m
东端上抬1.52m •上部钢混筒仓完好无损
加拿大特朗斯康谷仓
2653
-0.61
1952.10.3 试验孔
-12.34
填土 褐色粉质粘土 灰色粉质粘土
基础环灌浆加固 1990年1月: 封闭 1992年7月：加固塔身，用压重
法和取土法进行地 基处理 目 前 : 已向游人开放。
比萨斜塔
苏州虎丘塔
概况：位于虎丘公园山顶，建于
宋太祖建隆二年(公元961年)。 塔高47.5m，平面呈八角形。
期
1920 Prandtl：普朗特极限力承载公式
1921-1923 Terzaghi：有效应力原理及固结理论 古
1925 Terzaghi ：出版《土力学》
典
土力学成为一门独立学科的标志
时
1936 第一届国际土力学及基础工程会议
期
1960’s后 现代土力学
现
代
土力学发展的历史
课程绪论：土力学及其特点
振后砂土 变密实
饱和松砂的振动液化
加拿大特朗斯康谷仓地基失稳 香港宝城滑坡 阪神等大地震中地基液化
可归结为与土有关的 强度问题
案例总结（一）
1360年：再复工，至1370年竣工， 全塔共8层，高度为55m
1272年：复工，经6年，至7层， 高48m，再停工
1178年：至4层中，高约29m， 因倾斜停工
土体的特点
学科
研究对象
理论力学 质点或刚体
材料力学 单个弹性杆件（杆、轴、梁）
结构力学 若干弹性杆件组成的杆件结构
弹性力学 弹性实体结构或板壳结构
水力学 不可压缩的连续流体（水）
土力学 天然的三相碎散堆积物
连续固体
连续流体 碎散材料
土力学与其他学科的比较
连续介质力学 的基本知识
描述碎散体 特性的理论
什么是土？ ✓ 土及土力学有哪些特点？✓ 为什么要学习土力学？ 土力学包括哪些内容？ 如何学好土力学？
1、土的工程应用
• 土工建筑材料 • 建筑物的地基 • 建筑环境
对土工程性质认识的偏差可能会导致损失 巨大的事故。
2、与土有关的的工程问题
土力学的重要性
加拿大特朗斯康谷仓
概况：长59.4m，宽23.5m，高31.0m，共65个圆筒仓。 钢混筏板基础，厚61cm，埋深3.66m。 1911年动工，1913年完工，自重20000T。
原因：山坡上残积土本身强度较低，加之雨水入渗 使其强度进一步大大降低，使得土体滑动力超过土 的强度，于是山坡土体发生滑动。
香港宝城滑坡
与土有关的工程问题
液化：松砂地基在振动荷载作用下丧失强度变
成流动状态的一种现象
地基液化造成的路面塌陷
阪神大地震中地基液化
排出的剩 余孔隙水
振前松砂 的结构
振中颗粒悬浮， 有效应力为零
失事后 1913.10.18
1952.10.5 试验孔
-4.27
-13.72
原因： 地基土事先未进行调查， 据邻近结构物基槽开挖取 土试验结果，计算地基承 载力应用到此谷仓。1952 年经勘察试验与计算，地 基实际承载力小于破坏时 的基底压力。因此， 谷仓地基因超载发生强度 破坏而滑动。
处理： 事后在下面做了七十多个支撑于基岩上的混凝土墩，使用 388个50T千斤顶以及支撑系统，把仓体逐渐纠正过来，其 位置比原来降低了４米。
土壤的剖面和形成
风蚀蘑菇 高山下的冲积锥群
岩石因物理 风化作用破 碎，在重力 作用下堆积 到山脚
黄河冲积三角洲
土的形成过程
地球表面的整体岩石在大气中经受长期的风化作用 而形成的、覆盖在地表上碎散的、没有胶结或胶结 很弱的颗粒堆积物。
砾石料 卵 石
砂
（人工破碎）
粘土
工程与土力学中的土
课程绪论：土力学及其特点
绪论
章定文
东南大学交通学院 岩土工程研究所
课程绪论
什么是土？ 土及土力学有哪些特点？ 为什么要学习土力学？ 土力学包括哪些内容？ 如何学好土力学？
生物圈
大气圈
土壤圈
风化物
地下水 水圈
岩石圈
土壤在自然界的位置
土壤带 腐殖质层
淀积层 母质层
岩石 地球
风化
颗粒堆积物 地球
土：地球表面的整体岩石在大气中经受长期的 风化作用而形成的、覆盖在地表上碎散的、 没有胶结或胶结很弱的颗粒堆积物。
实验规律及工 程实践经验
土力学
研究土的渗透、变形和强度特性以及 与此有关的工程问题
土力学的特点
1773 Coulomb（后Mohr发展）：摩尔-库仑强度
理论 1776 1856
Coulo有m关b：土库力仑学土的压第力一理T奠个论e理基r论z人aghi是土力学萌芽的
Darcy：达西渗流 定律
时
1857 Rankine ：朗肯土压力理论
wk.baidu.com
岩石风化 的产物 碎散性
非连续介质
颗粒堆积物
地球
受力以后易变形 体积变化主要是孔隙变化 剪切变形主要由颗粒
相对位移引起 强度低
土体的特点
•固相—土骨架 •液相—水 •气相—空气
三相性 （三相体系）
多相介质
• 受力后由土骨架、孔隙介 质共同承担
• 存在复杂的相互作用 • 孔隙流体流动
土体
固相 + 液相 + 气相
构成土骨架，起决定作用
重要影响
次要作用
自然界的产物
天然性 （自然变异性）
•非均匀性 •各向异性 •结构性 •时空变异性
• 碎散性 • 三相性 • 天然性
物理力学 特性复杂
• 渗透特性 • 变形特性 • 强度特性
1173年：动工
比萨斜塔
1590年: 伽利略在此塔做 自由落体实验
目前：塔向南倾斜，南北两端沉 降差1.80m，塔顶离中心线已达 5.27m，倾斜5.5°
原因： 地基持力层为粉砂，下面为粉土 和粘土层，强度低，变形大。
比萨斜塔
处理措施
1838-1839：挖环形基坑卸载 1933-1935：基坑防水处理
1972年7月某日清晨，香港宝城路附近，两万立方米 残积土从山坡上下滑，巨大滑动体正好冲过一幢高 层住宅--宝城大厦，顷刻间宝城大厦被冲毁倒塌并 砸毁相邻一幢大楼一角约五层住宅。死亡６7人。
香港宝城滑坡
1972年7月某日清晨，香港宝城路附近，两万立方米 残积土从山坡上下滑，巨大滑动体正好冲过一幢高 层住宅--宝城大厦，顷刻间宝城大厦被冲毁倒塌并 砸毁相邻一幢大楼一角约五层住宅。死亡６7人。
事故： 1913年9月装谷物，10月17 日装了31822Ｔ谷物时， •1小时竖向沉降达30.5cm •24小时倾斜26°53ˊ •西端下沉7.32m
东端上抬1.52m •上部钢混筒仓完好无损
加拿大特朗斯康谷仓
2653
-0.61
1952.10.3 试验孔
-12.34
填土 褐色粉质粘土 灰色粉质粘土
基础环灌浆加固 1990年1月: 封闭 1992年7月：加固塔身，用压重
法和取土法进行地 基处理 目 前 : 已向游人开放。
比萨斜塔
苏州虎丘塔
概况：位于虎丘公园山顶，建于
宋太祖建隆二年(公元961年)。 塔高47.5m，平面呈八角形。
期
1920 Prandtl：普朗特极限力承载公式
1921-1923 Terzaghi：有效应力原理及固结理论 古
1925 Terzaghi ：出版《土力学》
典
土力学成为一门独立学科的标志
时
1936 第一届国际土力学及基础工程会议
期
1960’s后 现代土力学
现
代
土力学发展的历史
课程绪论：土力学及其特点
振后砂土 变密实
饱和松砂的振动液化
加拿大特朗斯康谷仓地基失稳 香港宝城滑坡 阪神等大地震中地基液化
可归结为与土有关的 强度问题
案例总结（一）
1360年：再复工，至1370年竣工， 全塔共8层，高度为55m
1272年：复工，经6年，至7层， 高48m，再停工
1178年：至4层中，高约29m， 因倾斜停工
土体的特点
学科
研究对象
理论力学 质点或刚体
材料力学 单个弹性杆件（杆、轴、梁）
结构力学 若干弹性杆件组成的杆件结构
弹性力学 弹性实体结构或板壳结构
水力学 不可压缩的连续流体（水）
土力学 天然的三相碎散堆积物
连续固体
连续流体 碎散材料
土力学与其他学科的比较
连续介质力学 的基本知识
描述碎散体 特性的理论
什么是土？ ✓ 土及土力学有哪些特点？✓ 为什么要学习土力学？ 土力学包括哪些内容？ 如何学好土力学？
1、土的工程应用
• 土工建筑材料 • 建筑物的地基 • 建筑环境
对土工程性质认识的偏差可能会导致损失 巨大的事故。
2、与土有关的的工程问题
土力学的重要性
加拿大特朗斯康谷仓
概况：长59.4m，宽23.5m，高31.0m，共65个圆筒仓。 钢混筏板基础，厚61cm，埋深3.66m。 1911年动工，1913年完工，自重20000T。
原因：山坡上残积土本身强度较低，加之雨水入渗 使其强度进一步大大降低，使得土体滑动力超过土 的强度，于是山坡土体发生滑动。
香港宝城滑坡
与土有关的工程问题
液化：松砂地基在振动荷载作用下丧失强度变
成流动状态的一种现象
地基液化造成的路面塌陷
阪神大地震中地基液化
排出的剩 余孔隙水
振前松砂 的结构
振中颗粒悬浮， 有效应力为零
失事后 1913.10.18
1952.10.5 试验孔
-4.27
-13.72
原因： 地基土事先未进行调查， 据邻近结构物基槽开挖取 土试验结果，计算地基承 载力应用到此谷仓。1952 年经勘察试验与计算，地 基实际承载力小于破坏时 的基底压力。因此， 谷仓地基因超载发生强度 破坏而滑动。
处理： 事后在下面做了七十多个支撑于基岩上的混凝土墩，使用 388个50T千斤顶以及支撑系统，把仓体逐渐纠正过来，其 位置比原来降低了４米。
土壤的剖面和形成
风蚀蘑菇 高山下的冲积锥群
岩石因物理 风化作用破 碎，在重力 作用下堆积 到山脚
黄河冲积三角洲
土的形成过程
地球表面的整体岩石在大气中经受长期的风化作用 而形成的、覆盖在地表上碎散的、没有胶结或胶结 很弱的颗粒堆积物。
砾石料 卵 石
砂
（人工破碎）
粘土
工程与土力学中的土
课程绪论：土力学及其特点
绪论
章定文
东南大学交通学院 岩土工程研究所
课程绪论
什么是土？ 土及土力学有哪些特点？ 为什么要学习土力学？ 土力学包括哪些内容？ 如何学好土力学？
生物圈
大气圈
土壤圈
风化物
地下水 水圈
岩石圈
土壤在自然界的位置
土壤带 腐殖质层
淀积层 母质层
岩石 地球
风化
颗粒堆积物 地球
土：地球表面的整体岩石在大气中经受长期的 风化作用而形成的、覆盖在地表上碎散的、 没有胶结或胶结很弱的颗粒堆积物。
实验规律及工 程实践经验
土力学
研究土的渗透、变形和强度特性以及 与此有关的工程问题
土力学的特点
1773 Coulomb（后Mohr发展）：摩尔-库仑强度
理论 1776 1856
Coulo有m关b：土库力仑学土的压第力一理T奠个论e理基r论z人aghi是土力学萌芽的
Darcy：达西渗流 定律
时
1857 Rankine ：朗肯土压力理论